第2章 AT89S51單片機的硬件結(jié)構(gòu)課件

單片機原理及應(yīng)用第2章AT89S51單片機的硬件結(jié)構(gòu)主講人：趙宇洋2

第2章目錄2.1AT89S51單片機的硬件組成2.2AT89S51的引腳功能

2.2.1電源及時鐘引腳

2.2.2控制引腳

2.2.3并行I/O口引腳2.3AT89S51的CPU

2.3.1運算器

2.3.2控制器2.4AT89S51存儲器的結(jié)構(gòu)

2.4.1程序存儲器空間2.4.2數(shù)據(jù)存儲器空間2.4.3特殊功能存放器〔SFR〕2.4.4位地址空間2.5AT89S51的并行I/O端口2.5.1P0口2.5.2P1口2.5.3P2口2.5.4P3口2.5.5P1～P3口驅(qū)動LED發(fā)光二極管2.6時鐘電路與時序

2.6.1時鐘電路設(shè)計

2.6.2機器周期、指令周期與指令時序2.7復(fù)位操作和復(fù)位電路

2.7.1復(fù)位操作

2.7.2復(fù)位電路設(shè)計2.8低功耗節(jié)電模式

2.8.1空閑模式

2.8.2掉電運行模式

2.8.3掉電和空閑模式下的WDT內(nèi)容梗概：AT89S51的片內(nèi)硬件根本結(jié)構(gòu)、引腳功能、存儲器結(jié)構(gòu)、特殊功能存放器功能、4個并行I/O口的結(jié)構(gòu)和特點，復(fù)位電路和時鐘電路的設(shè)計,節(jié)電工作模式。學(xué)習(xí)目的：為AT89S51系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計打下根底。在原理和結(jié)構(gòu)上，單片機把微機的許多概念、技術(shù)與特點都繼承下來，用學(xué)習(xí)微機的思路來學(xué)習(xí)單片機。8與AT89C51相比，AT89S51有更突出的優(yōu)點：〔1〕增加在線可編程功能ISP；〔2〕數(shù)據(jù)指針增加到兩個，方便了對片外RAM的訪問過程；〔3〕增加了看門狗定時器，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；〔4〕增加斷電標(biāo)志；〔5〕增加掉電狀態(tài)下的中斷恢復(fù)模式。根本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)微機結(jié)構(gòu)。92.2AT89S51的引腳功能40只引腳雙列直插封裝〔DIP〕44只引腳方形封裝方式〔4只無用〕引腳邏輯圖8051單片機為40條引腳雙列直插式封裝引腳可分為三個局部控制引腳并行I/O口引腳電源及時鐘引腳2.2.1電源及時鐘引腳1．電源引腳〔1〕Vcc〔40腳〕：+5V電源；〔2〕Vss〔20腳〕：接地。2．時鐘引腳〔1〕XTAL1〔19腳〕：采用外接晶體振蕩器時，接地?！?〕XTAL2〔18腳〕：接外部晶體的另一端。112.2.2控制引腳(1)RST/VPD(9腳)：復(fù)位與備用電源/VPP(31腳):第一功能：外部程序存儲器訪問允許控制端。=1，訪問片內(nèi)程序存儲器，=0，單片機那么只訪問外部程序存儲器;第二功能VPP，用于施加編程電壓。(3)ALE/〔30腳〕：第一功能ALE：地址鎖存允許;第二功能：編程脈沖輸入端。(4)〔29腳〕：讀外部程序存儲器的選通信號。

122.2.3并行I/O口引腳P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，地址總線〔低8位〕及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。(2)P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。(3)P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線〔高8位〕復(fù)用，可驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。(4)P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。13P0口作為總線時，為雙向口；作為通用I/O口時，為準(zhǔn)雙向口，這時需加上拉電阻。P1口、P2口、P3口均為準(zhǔn)雙向口。14★注意：準(zhǔn)雙向口與雙向三態(tài)口的差異。雙向口通過方向存放器設(shè)置后，要作輸出可以直接向數(shù)據(jù)存放器寫，做輸入可以直接讀；而51的結(jié)構(gòu)造成其準(zhǔn)雙向口，輸出直接用就可以了，輸入必須先寫全1然后再讀。P1~P3準(zhǔn)雙向口僅有高、低電平兩個狀態(tài)；作通用I/O的輸入口使用時，一定要向該口先寫入“1〞。而P0雙向三態(tài)口作為總線使用，口線內(nèi)無上拉電阻，處于高阻“懸浮〞態(tài)。152.3.1運算器對操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯運算和位操作。1．算術(shù)邏輯運算單元ALU2．累加器A使用最頻繁的存放器，可寫為Acc。A的作用：〔1〕是ALU單元的輸入源之一，又是運算結(jié)果存放單元?！?〕數(shù)據(jù)傳送大多都通過累加器A。〔3〕A的進(jìn)位標(biāo)志Cy同時又是位處理機的位累加器。162.3AT89S51的CPU由運算器和控制器構(gòu)成。3．程序狀態(tài)字存放器PSW〔1〕Cy〔PSW.7〕進(jìn)位標(biāo)志位〔2〕Ac(PSW.6)輔助進(jìn)位標(biāo)志位〔3〕F0〔PSW.5〕標(biāo)志位：由用戶使用的狀態(tài)標(biāo)志位?！?〕RS1、RS0〔PSW.4、PSW.3〕：4組工作存放器區(qū)選擇控制位1和位0。PSW的格式〔5〕OV〔PSW.2〕溢出標(biāo)志位 當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時，用來指示運算結(jié)果是否產(chǎn)生溢出。如果結(jié)果產(chǎn)生溢出，OV=1；否那么，OV=0。保存位?！?〕P〔PSW.0〕奇偶標(biāo)志位

指令執(zhí)行完，累加器A中“1〞的個數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。P=1，表示A中“1〞的個數(shù)為奇數(shù)。

P=0，表示A中“1〞的個數(shù)為偶數(shù)。

18192.3.2控制器任務(wù)：識別指令，并根據(jù)指令性質(zhì)控制單片機各功能部件。包括：程序計數(shù)器、指令存放器、指令譯碼器、定時及控制邏輯電路等。功能：控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行。

程序計數(shù)器PC是一個獨立的16位計數(shù)器，不可訪問。單片機復(fù)位時，PC中的內(nèi)容為0000H，從程序存儲器0000H單元取指令，開始執(zhí)行程序。PC工作過程是：CPU讀指令時，PC中的內(nèi)容作為所取指令的地址，程序存儲器按此地址輸出指令字節(jié)，同時PC自動加1。片內(nèi)和片外兩局部。片內(nèi)4KBFlash，電編程和擦除，也可在線編程。片外擴展最多可至64KB。 片內(nèi)與片外兩局部。片內(nèi)有128BRAM〔52子系列為256B〕。片外可擴展至64KBRAM。202.4AT89S51存儲器的結(jié)構(gòu)片內(nèi)各功能部件的控制存放器及狀態(tài)存放器，綜合反映整個單片機根本系統(tǒng)內(nèi)部實際的工作狀態(tài)及工作方式。共有211個可尋址位，構(gòu)成了位地址空間。位于內(nèi)部RAM〔共128位〕和特殊功能存放器區(qū)〔共83位〕中。212.4.1程序存儲器空間只讀，存放固定常數(shù)，地址范圍0000H～0FFFH。使用時應(yīng)注意以下問題：〔1〕分為片內(nèi)和片外兩局部，訪問片內(nèi)的還是片外的程序存儲器，由引腳電平確定。=1時，CPU從片內(nèi)0000H開始取指令，當(dāng)PC值沒有超出0FFFH時，只訪問片內(nèi)Flash存儲器，假設(shè)超出，自動轉(zhuǎn)向讀片外程序存儲器空間1000H～FFFFH內(nèi)的程序。=0時，只能執(zhí)行片外程序存儲器〔0000H～FFFFH〕中的程序，不理會片內(nèi)4KBFlash存儲器。2223〔2〕程序存儲器某些單元被固定用于各中斷源中斷效勞程序入口。通常這5個中斷入口地址處都放一條跳轉(zhuǎn)指令跳向?qū)?yīng)的中斷效勞子程序，而不是直接存放中斷效勞子程序。2.4.2數(shù)據(jù)存儲器空間片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕共128個單元，字節(jié)地址為00H～7FH。00H～1FH：4組通用工作存放器區(qū)，可通過指令改變RS1、RS0兩位來選擇。20H～2FH：16個單元的128位可位尋址也可字節(jié)尋址。30H～7FH：用戶RAM區(qū)，只能進(jìn)行字節(jié)尋址，用作存數(shù)據(jù)以及作為堆棧區(qū)。24AT89S51片內(nèi)RAM結(jié)構(gòu)注意，片內(nèi)RAM與片外RAM兩個空間是相互獨立的，片內(nèi)RAM與片外RAM的低128B的地址是相同的，但由于使用的是不同的訪問指令，所以不會發(fā)生沖突。252.4.3特殊功能存放器〔SFR〕AT89S51采用特殊功能存放器集中控制各功能部件。SFR的單元地址映射在片內(nèi)RAM80H～FFH區(qū)域中，共26個。與AT89C51相比，新增5個SFR：DP1L、DP1H、AUXR、AUXR1和WDTRST。2627但凡可位尋址的SFR，字節(jié)地址末位只能是0H或8H。假設(shè)讀/寫未定義單元，將得到一個不確定的隨機數(shù)。1．堆棧指針SP指示堆棧頂部在內(nèi)部RAM塊中的位置。堆棧結(jié)構(gòu):向上生長型。單片機復(fù)位后，SP為07H，堆棧實際上從08H單元開始，由于08H～1FH單元分別是屬于1～3組的工作存放器區(qū)，最好在復(fù)位后把SP值改置為60H或更大的值，防止堆棧與工作存放器沖突。29堆棧是為子程序調(diào)用和中斷操作而設(shè)：〔1〕保護(hù)斷點。無論是子程序調(diào)用、還是中斷效勞子程序調(diào)用，最終都要返回主程序。應(yīng)預(yù)先把主程序的斷點在堆棧中保護(hù)起來，為程序正確返回做準(zhǔn)備?！?〕現(xiàn)場保護(hù)。執(zhí)行子程序或中斷效勞子程序時，要用到一些存放器單元，會破壞原有內(nèi)容。要把有關(guān)存放器單元的內(nèi)容保存起來，送入堆棧，這就是所謂的“現(xiàn)場保護(hù)〞。兩種操作方式：數(shù)據(jù)壓入〔PUSH〕堆棧，數(shù)據(jù)彈出〔POP〕堆棧。數(shù)據(jù)壓入堆棧，SP自動加1；數(shù)據(jù)彈出堆棧，SP自動減1。2．存放器B為執(zhí)行乘法和除法而設(shè)。在不執(zhí)行乘、除法操作時，可當(dāng)作普通存放器。乘法：兩乘數(shù)分別在A、B中，執(zhí)行乘法指令后，乘積在BA兩個存放器中，B放乘積的高8位，A放乘積的低8位；除法：被除數(shù)取自A，除數(shù)取自B，商存放在A，余數(shù)存B323．AUXR存放器AUXR存放器的格式DISALE：ALE的禁止/允許位。

0：ALE有效，發(fā)出脈沖；

1：ALE僅在執(zhí)行MOVC和MOVX類指令時有效，不訪問外部存儲器時，ALE不輸出脈沖信號。DISRTO：禁止/允許WDT溢出時的復(fù)位輸出。

0：WDT溢出時，在RST引腳輸出一個高電平脈沖；

1：RST引腳僅為輸入腳。WDIDLE：WDT在空閑模式下的禁止/允許位。

0：

WDT在空閑模式下繼續(xù)計數(shù)；

1：

WDT在空閑模式下暫停計數(shù)。334.數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1雙數(shù)據(jù)指針存放器，便于訪問數(shù)據(jù)存儲器。AUXR1的DPS位用于選擇兩個數(shù)據(jù)指針：DPS=0，選用DPTR0；DPS=1，選用DPTR1。

數(shù)據(jù)指針可作為一個16位存放器來用，也可作為兩個獨立的8位存放器DP0H〔或DP1H〕和DP0L〔或DP1L〕來用。5.AUXR1存放器AUXR1是輔助存放器，格式如下圖：AUXR1存放器的格式6.看門狗定時器WDTWDT：14位計數(shù)器，看門狗定時器復(fù)位存放器WDTRST。當(dāng)CPU由于干擾，程序陷入死循環(huán)或跑飛狀態(tài)時，WDT提供了一種使程序恢復(fù)正常運行的有效手段。有關(guān)WDT在抗干擾設(shè)計中的應(yīng)用以及低功耗模式下運行的狀態(tài)，將在相應(yīng)的章節(jié)中具體介紹。352.4.4位地址空間211個尋址位的位地址，位地址范圍為00H～FFH：00H～7FH128位處于片內(nèi)RAM字節(jié)地址20H～2FH單元；其余的83個可尋址位分布在特殊功能存放器SFR中。36表2-5內(nèi)部的可尋址位及位地址表2-6SFR中的位地址分布可被位尋址的特殊存放器有11個，共有位地址88個，5個位未用，其余83個位的位地址離散地分布于片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器區(qū)字節(jié)地址為80H～FFH的范圍內(nèi)，其最低的位地址等于其字節(jié)地址，且其字節(jié)地址的末位都為0H或8H。39AT89S51單片機的存儲器結(jié)構(gòu)4個雙向的8位并行I/O端口，分別記為P0、P1、P2和P3，其中輸出鎖存器屬于特殊功能存放器。端口的每一位均由輸出鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器組成，4個端口按字節(jié)輸入/輸出外，也可位尋址。402.5AT89S51的并行I/O端口多路開關(guān)功能：用于控制選通I/O方式還是地址/數(shù)據(jù)輸出方式方式控制：由內(nèi)部控制信號產(chǎn)生輸入鎖存器兩個輸入緩沖器(BUF1和BUF2)推拉式I/O驅(qū)動器BUF2BUF1QQDCVcc控制AD0P0R1

P0R2D0P0W圖1、P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)讀鎖存器讀引腳鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器地址/數(shù)據(jù)P00多路開關(guān)102.5.1P0口P0口是一個雙功能的8位并行端口，字節(jié)地址為80H，位地址80H～87H。端口的各位具有完全相同但相互獨立的電路結(jié)構(gòu)。42一個數(shù)據(jù)輸出的鎖存器，用于數(shù)據(jù)位的鎖存。兩個三態(tài)的數(shù)據(jù)輸入緩沖器：讀鎖存器數(shù)據(jù)的輸入緩沖器BUF1和讀引腳數(shù)據(jù)的輸入緩沖器BUF2。一個多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX，由“控制〞信號控制，實現(xiàn)鎖存器的輸出和地址/數(shù)據(jù)信號之間的轉(zhuǎn)接。數(shù)據(jù)輸出的控制和驅(qū)動電路，由兩個場效應(yīng)管〔FET〕組成。2．工作過程分析〔1〕P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線〔2〕P0口用作通用I/O口P0口作輸出口時，來自CPU的“寫〞脈沖加在D鎖存器的CP端，內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)寫入D鎖存器，并由引腳P0.x輸出。P0口作輸入口使用時，有兩種讀入方式：“讀鎖存器〞和“讀引腳〞灌灌灌灌灌3．P0口的特點P0口為雙功能口——地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口和通用I/O口。〔1〕當(dāng)P0口用作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口時，是一個真正的雙向口，輸出低8位地址和輸出/輸入8位數(shù)據(jù)?！?〕當(dāng)P0口用作通用I/O口時，由于需要在片外接上拉電阻，端口不存在高阻抗〔懸浮〕狀態(tài)，因此是一個準(zhǔn)雙向口。為保證引腳信號的正確讀入，應(yīng)首先向鎖存器寫1。432.5.2P1口P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示輸出局部有內(nèi)部上拉電阻R*約為20K。其他局部與P0端口使用相類似〔讀引腳時先寫入1〕。寫數(shù)據(jù)讀端口2．工作過程分析P1口只能作為通用的I/O口使用。〔1〕P1口作輸出口時；〔2〕P1口作為輸入口時，分為“讀鎖存器〞和“讀引腳〞兩種方式。3．P1口的特點由于內(nèi)部上拉電阻，無高阻抗輸入狀態(tài)，故為準(zhǔn)雙向口。P1口“讀引腳〞輸入時，必須先向鎖存器寫入1。452.5.3P2口1、P2可以作為通用的I/O，也可以作為高8位地址輸出。2、當(dāng)控制信號為1時P2口輸出地址信息，此時單片機完成外部的取指操作或?qū)ν獠繑?shù)據(jù)存儲器16位地址的讀寫操作。3、當(dāng)P2口作為普通I/O口使用時用法和P1口類似。2．工作過程分析〔1〕P2口用作地址總線〔2〕P2口用作通用I/O口在內(nèi)部控制信號作用下，MUX與鎖存器的Q端接通。CPU輸出1時，Q=1，場效應(yīng)管截止，；CPU輸出0時，Q=0，場效應(yīng)管導(dǎo)通，。P2口輸入時，分“讀鎖存器〞和“讀引腳〞兩種方式:“讀鎖存器〞時，Q端信號經(jīng)輸入緩沖器BUF1進(jìn)入內(nèi)部總線“讀引腳〞時，先向鎖存器寫1，使場效應(yīng)管截止，P2.x引腳上的電平經(jīng)輸入緩沖器BUF2進(jìn)入內(nèi)部總線。說明：1、做普通端口使用時，第二功能應(yīng)為“1〞。2、使用第二功能時，輸出端口鎖存器應(yīng)為“1〞。3、第二功能〔表2-1〕

1輸出I/O口1讀I/O口11

2.5.4P3口

由于引腳數(shù)目有限，在P3口增加了第二功能。

P3口字節(jié)地址為B0H，位地址B0H～B7H。2．工作過程分析〔1〕P3口用作第二輸入/輸出功能中選擇第二輸入功能時，該位的鎖存器和第二輸出功能端均應(yīng)置1，保證場效應(yīng)管截止，P3.x引腳的信息由輸入緩沖器BUF3的輸出獲得?！?〕P3口用作第一功能——通用I/O口用作第一功能通用輸入時，P3.x位的輸出鎖存器和第二輸出功能均應(yīng)置1，場效應(yīng)管截止，P3.x引腳信息通過輸入BUF3和BUF2進(jìn)入內(nèi)部總線，完成“讀引腳〞操作。當(dāng)P3口第一功能通用輸入時，也可執(zhí)行“讀鎖存器〞操作，此時Q端信息經(jīng)過緩沖器BUF1進(jìn)入內(nèi)部總線。503．P3口的特點P3口內(nèi)部有上拉電阻，無高阻抗輸入態(tài)-準(zhǔn)雙向口。P3口作為第二功能的輸出/輸入，或第一功能通用輸入，均須將相應(yīng)位的鎖存器置1。當(dāng)某位不作為第二功能用時，可作為第一功能通用I/O。引腳輸入局部有兩個緩沖器，第二功能的輸入信號取自緩沖器BUF3的輸出端，第一功能的輸入信號取自緩沖器BUF2的輸出端。

512.5.5P0～P3口驅(qū)動LED發(fā)光二極管下面討論P0～P3口與LED發(fā)光二極管的驅(qū)動連接問題。P0口與P1、P2、P3口相比，P0口的驅(qū)動能力較大，每位可驅(qū)動8個LSTTL輸入，而P1、P2、P3口每一位的驅(qū)動能力，只有P0口的一半。當(dāng)P0口某位為高電平時，可提供400A的電流；當(dāng)P0口某位為低電平〔0.45V〕時，可提供灌電流。如低電平允許提高，灌電流可相應(yīng)加大。所以，任何一個口要想獲得較大驅(qū)動能力，只能用低電平輸出。〔a〕不恰當(dāng)?shù)倪B接：高電平驅(qū)動〔b〕恰當(dāng)?shù)倪B接：低電平驅(qū)動圖2-12發(fā)光二極管與AT89S51并行口的直接連接P0～P3端口功能總結(jié)使用中應(yīng)注意的問題：→P0～P3口都是并行I/O口，但P0口和P2口還可用來構(gòu)建數(shù)據(jù)總線和地址總線，所以電路中有一個MUX，進(jìn)行轉(zhuǎn)換?！鳳1口和P3口無構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線的功能，因此，無需轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX?！挥蠵0口是一個真正的雙向口，P1～P3口都是準(zhǔn)雙向口。原因:P0口作數(shù)據(jù)總線使用時，為保證數(shù)據(jù)正確傳送，需解決芯片內(nèi)外的隔離問題，即只有在數(shù)據(jù)傳送時芯片內(nèi)外才接通；否那么應(yīng)處于隔離狀態(tài)。為此，P0口的輸出緩沖器應(yīng)為三態(tài)門?！鶳3口具有第二功能。因此在P3口電路增加了第二功能控制邏輯。這是P3口與其它各口的不同之處。時鐘電路產(chǎn)生AT89S51工作時所必需的控制信號，在時鐘信號的控制下，嚴(yán)格按時序執(zhí)行指令。執(zhí)行指令時，CPU首先到程序存儲器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時序電路產(chǎn)生一系列控制信號完成指令所規(guī)定的操作。CPU發(fā)的時序信號兩類，一類用對片內(nèi)各個功能部件控制；另一類用于對片外存儲器或I/O口的控制，這局部時序?qū)τ诜治?、設(shè)計硬件接口電路至關(guān)重要。552.6時鐘電路與時序2.6.1時鐘電路設(shè)計時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1．內(nèi)部時鐘方式AT89S51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。56內(nèi)部時鐘方式電路C1和C2的典型值通常選擇為30pF。電容大小會影響振蕩器頻率上下、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶振頻率范圍通常是1.2～12MHz。晶體頻率越高，單片機速度就越快。速度快對存儲器的速度要求就高，印制電路板的工藝要求也高，即線間的寄生電容要小。晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。為提高溫度穩(wěn)定性，采用溫度穩(wěn)定性能好的電容。常選6MHz或12MHz的石英晶體。58592．外部時鐘方式

用現(xiàn)成的外部振蕩器產(chǎn)生脈沖信號，常用于多片AT89S51同時工作，以便于多片AT89S51單片機之間的同步，一般為低于12MHz的方波。

外部時鐘源直接接到XTAL1端，XTAL2端懸空。AT89S51的外部時鐘方式電路3．時鐘信號的輸出當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器，XTAL1、XTAL2引腳還能為應(yīng)用系統(tǒng)中的其他芯片提供時鐘，但需增加驅(qū)動能力。時鐘信號的兩種引出方式2.6.2機器周期、指令周期與指令時序各種指令時序與時鐘周期相關(guān)。1．時鐘周期時鐘控制信號的根本時間單位。假設(shè)晶振頻率為fosc，那么時鐘周期Tosc=1/fosc。如fosc=6MHz，Tosc。2．機器周期CPU完成一個根本操作所需時間為機器周期。執(zhí)行一條指令分為幾個機器周期。每個機器周期完成一個根本操作，如取指令、讀或?qū)憯?shù)據(jù)等。每12個時鐘周期為1個機器周期。611個機器周期包括12個時鐘周期，分6個狀態(tài)：S1～S6。每個狀態(tài)又分兩拍：P1和P2。因此，一個機器周期中的12個時鐘周期表示為S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P2。62AT89S51的機器周期S1S2S3S4S5S6S1S2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2fosc一個狀態(tài)周期一個機器周期T=12*(1/fosc)X23．指令周期執(zhí)行一條指令所需的時間。簡單的單字節(jié)指令，取出指令立即執(zhí)行，只需一個機器周期的時間。而有些復(fù)雜的指令，如轉(zhuǎn)移、乘、除指令那么需兩個或多個機器周期。從指令執(zhí)行時間看:單字節(jié)和雙字節(jié)指令一般為單機器周期和雙機器周期;三字節(jié)指令都是雙機器周期;乘、除指令占用4個機器周期。63單片機的初始化操作，給復(fù)位腳RST加上大于2個機器周期〔即24個時鐘振蕩周期〕的高電平就使AT89S51復(fù)位。2.7.1復(fù)位操作復(fù)位時，PC初始化為0000H，程序從0000H單元開始執(zhí)行。除系統(tǒng)的正常初始化外，當(dāng)程序出錯〔如程序跑飛〕或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，需按復(fù)位鍵使RST腳為高電平。2.7復(fù)位操作和復(fù)位電路2.7.2復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位引腳RST通過一個施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲在每個機器周期的S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路采用上電自動復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。66圖2-17

片內(nèi)復(fù)位電路結(jié)構(gòu)圖2-18

上電復(fù)位電路RST引腳上的高電平持續(xù)時間取決于電容C充電時間，為保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，RST引腳上高電平必須維持足夠長的時間。對于CMOS型單片機，由于在RST引腳內(nèi)部有一個下拉電阻，可將電阻R去掉，而將電容C選為10F。68圖2-19

按鍵電平復(fù)位電路圖2-20

按鍵脈沖復(fù)位電路按鍵手動復(fù)位有電平和脈沖兩種方式。電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通實現(xiàn)脈沖復(fù)位是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)阻容參數(shù)適于6MHz時鐘空閑模式(idlemode)掉電保持模式(powerdownmode)，Vcc可由后備電源供電69圖2-22

低功耗節(jié)